1 研究背景

恩施堇葉碎米薺(Cardamine violifolia)是十字花科碎米薺屬植物，主要分布于中國(guó)武陵山區(qū)。有著悠久的作為野生蔬菜和中藥材的消費(fèi)歷史，并且富含蛋白質(zhì)、多糖、黃酮類(lèi)、維生素C、硫代葡萄糖苷和礦物質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，恩施堇葉碎米薺在2007年被證明是一種硒（Se）超積累植物，并且迄今為止也是世界上已知的三種硒超積累植物之一。在中國(guó)恩施漁塘壩礦區(qū)生長(zhǎng)的恩施堇葉碎米薺，被發(fā)現(xiàn)其幼苗葉片中硒含量超過(guò)1400 mg/kg干重（DW），在亞西酸鹽處理下超過(guò)9000 mg/kg DW，其中有機(jī)硒形態(tài)是植物中的主要形式。2021年3月，中國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)授權(quán)恩施堇葉碎米薺作為新食品原料，并在綠葉蔬菜標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督下（中國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)，2021），它有很大的潛力被用作富硒原料食品和植物硒補(bǔ)充劑。

恩施堇葉碎米薺通常在抽苔期間被采摘并直接作為綠色蔬菜食用，與甘藍(lán)（Brassica campestris）類(lèi)似，其可食用部分，包括花、莖和葉，都是新鮮且嫩的。在商業(yè)種植田中，在豆莢形成階段收獲植物嫩枝，大部分莖和葉被加工成食品原料。因此，在產(chǎn)量形成之前，超過(guò)80%的花就會(huì)丟失。花是十字花科蔬菜中重要的美味部分，它們的直接損失會(huì)造成資源浪費(fèi)并減少利用。研究表明，恩施堇葉碎米薺的莖和葉中總硒（Se）含量不同。然而，對(duì)于花的可比較研究還缺乏，目前還不清楚這三種可食用部分的硒形態(tài)是否不同。同樣，可食用部分的硒含量及其硒形態(tài)，特別是有機(jī)硒的含量，是影響富硒食品原料質(zhì)量的關(guān)鍵因素。此外，像西蘭花、菜花和中國(guó)白菜這樣的十字花科蔬菜可以向周?chē)h(huán)境釋放豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，包括萜烯、異硫氰酸酯和綠葉揮發(fā)物。一般來(lái)說(shuō)，這些揮發(fā)性物質(zhì)可以幫助刺激人類(lèi)的嗅覺(jué)和味覺(jué)，并極大地影響蔬菜的風(fēng)味甚至整體評(píng)價(jià)。

武漢輕工大學(xué)吳慕慈副教授團(tuán)隊(duì)在《Food Chemistry 》期刊（IF=8.8）上發(fā)表了題目為“Selenium speciation and volatile flavor compound profiles in the edible flowers, stems, and leaves of selenium-hyperaccumulating vegetable Cardamine violifolia"的文章（DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.136710），文章研究了揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)恩施堇葉碎米薺三種不同的可食用部分，即花、莖和葉的影響。研究使用了高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-ICP-MS）來(lái)檢測(cè)恩施堇葉碎米薺三個(gè)可食用部分的總硒含量和硒形態(tài)。結(jié)果表明，花中的總硒含量顯著高于葉和莖。有機(jī)硒占總硒含量的98%以上，主要是硒代半胱氨酸（SeCys2），其次是甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）。通過(guò)電子鼻（E-nose）、頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HS-SPME-GC-MS）和頂空氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術(shù)（HS-GC-IMS）分析了三個(gè)樣本的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）。共鑒定出102種VOCs，主要是酯類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)和酮類(lèi)。花中含有豐富的VOCs，而莖和葉中的VOCs較少但輪廓相似。此外，應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法研究了VOCs的變化和標(biāo)記VOCs。

2 實(shí)驗(yàn)方法

1 樣品制備

同一種植田抽苔期收獲植物芽，包括花、莖、葉。新鮮樣品分為三個(gè)不同的部分，用去離子水洗滌以排除表面的污染，在50°C烤箱中干燥至定重，用植物研磨機(jī)粉碎并通過(guò)250 μm網(wǎng)分離。最后，粉末樣品在室溫下避光保存。

2 電子鼻分析

使用保圣電子鼻進(jìn)行氣味和揮發(fā)性化合物分析，其傳感器1（S1）對(duì)丙酮和燃燒產(chǎn)物敏感；傳感器2（S2）對(duì)有機(jī)硫化物敏感；傳感器3（S3）對(duì)含氮化合物敏感；傳感器4（S4）對(duì)甲苯、醛、酮和醇敏感；傳感器5（S5）對(duì)甲烷和乙烷敏感；傳感器6（S6）對(duì)甲烷、丙烷、丁烷和燃燒產(chǎn)物敏感；傳感器7（S7）對(duì)氨和胺類(lèi)化合物敏感；傳感器8（S8）對(duì)硫化物和硫化氫敏感；傳感器9（S9）對(duì)烷基芳香族化合物、脂肪族烴、鹵代烴、醚、酯、吡啶、酚和醇敏感；傳感器10（S10）對(duì)醇、酮、醛和芳香族化合物敏感；傳感器11（S11）對(duì)甲烷和硫化氫敏感；傳感器12（S12）對(duì)亦燃?xì)怏w敏感；傳感器13（S13）對(duì)酚、酮、乙酸乙酯、環(huán)己酮、氯苯、甲苯和醚敏感；傳感器14（S14）對(duì)烷烴、烯烴和芳香族化合物敏感；傳感器15（S15）對(duì)烷烴、烯烴和氫敏感；傳感器16（S16）對(duì)烷烴、一氧化碳、烯醛、醇、氮氧化物、酮和醛敏感；傳感器17（S17）對(duì)硫化物、氮化物、碳化物、烴類(lèi)和氮氧化物敏感；傳感器18（S18）對(duì)甲烷、丙烷、丁烷和燃燒產(chǎn)物敏感。

將2.0克的三種不同的粉末樣品放入50毫升的頂空瓶中，并在測(cè)量前在60℃的水浴中平衡15分鐘。然后，樣品頂空氣體以1000毫升/分鐘的恒定速率注入傳感器陣列，測(cè)量時(shí)間為60秒。不同部分的香氣特征是通過(guò)與傳感器對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值來(lái)描述的。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1 電子鼻結(jié)果分析

圖1 電子鼻響應(yīng)數(shù)據(jù)的PCA評(píng)分圖(A)、PCA雙圖(B)和雷達(dá)圖(C)

電子鼻系統(tǒng)對(duì)可測(cè)量范圍內(nèi)的氣味和揮發(fā)性化合物很敏感，輕微的變化會(huì)引起心理氧化物傳感器的不同反應(yīng)。PCA是一種無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)方法，可以降低多變量數(shù)據(jù)的維數(shù)。利用主成分分析法對(duì)恩施堇葉碎米薺花、葉和莖的傳感器響應(yīng)值進(jìn)行了探討。如圖1A所示，PCA評(píng)分圖中有三個(gè)樣本。前兩個(gè)組成部分(分別占PC1和PC2的81.5%和14.9%)解釋了96.4%的方差。樣品空間區(qū)域顯示，葉和莖彼此靠近，這意味著這兩個(gè)可食用部分具有相對(duì)接近的風(fēng)味成分。然而，它們是與花朵顯著不同。PCA雙圖(圖1B)顯示了對(duì)樣品散射行為響應(yīng)較為顯著的傳感器：S2(對(duì)有機(jī)硫化物敏感)、S3(對(duì)含氮物質(zhì)敏感)、S4(對(duì)甲苯、醛類(lèi)、酮類(lèi)和醇類(lèi)敏感)、S9(對(duì)烷烴芳香族化合物、脂肪烴、鹵化烴、醚類(lèi)、酯類(lèi)、吡啶、酚類(lèi)和醇類(lèi)敏感)和S10(對(duì)醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)和芳香化合物敏感)占花粉分離的大部分。這意味著花中有更多的有機(jī)硫化物、氮化合物、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)和芳香化合物。S1(對(duì)丙酮和燃燒產(chǎn)物敏感)、S7(對(duì)氨和胺類(lèi)化合物敏感)和S8(對(duì)烷烴、烯烴和氫敏感)與莖和葉的對(duì)應(yīng)程度更高，說(shuō)明這兩個(gè)部位存在更多的烷烴、烯烴、丙酮、胺類(lèi)化合物和燃燒產(chǎn)物。雷達(dá)圖(圖1C)進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)果，S2、S3、S4、S6、S9、S10對(duì)花樣的響應(yīng)值明顯較高，莖、葉在S1、S8、S7處響應(yīng)值較高。這證明了恩施堇葉碎米薺的三種食用部位具有不同的香氣特征，其中花的香氣特征與莖、葉不同。